Desenvolvimento de câmara de empuxo para propulsor bipropelente com empuxo de 400n

• Processo: 16/50160-2
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE
• Data de Início da vigência: 01 de junho de 2018
• Data de Término da vigência: 30 de setembro de 2020
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Aeroespacial - Propulsão Aeroespacial
• Acordo de Cooperação: FINEP - PIPE/PAPPE Subvenção
• Pesquisador responsável: Lauro Benassi
• Beneficiário: Lauro Benassi
• Empresa: Fibraforte Engenharia Indústria e Comércio Ltda
• Município: São José dos Campos
• Assunto(s): Conformação mecânica Propulsão Nióbio Usinagem
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Camara De Empuxo | Cone De Expansao | Conformacao | Niobio | Revestimento | Usinagem

Resumo

Propulsores são componentes essenciais para os sistemas de controle de atitude e órbita de artefatos espaciais tais como foguetes e satélites. É na câmara de em puxo que ocorre a queima do combustível e consequente geração do empuxo. Temperaturas elevadas são desenvolvidas nas câmaras de empuxo requerendo a sua fabricação com materiais refratários cujas temperaturas de fusão ultrapassam os 2000oC. Apesar das elevadas temperaturas de fusão, os materiais refratários estão sujeitos a severa oxidação nas altas temperaturas a que as câmaras operam, requerendo para sucesso de seu uso a aplicação de revestimentos que funcionam como barreiras térmicas protegendo o substrato de nióbio. Neste trabalho, é proposto o desenvolvimento de uma câmara de em puxo utilizando-se o nióbio ou suas ligas. Será necessário desenvolver técnicas especiais para usinagem, conformação e soldagem adequadas às características intrínsecas do material e dessa aplicação para se atingir o objetivo final. Em princípio a câmara de em puxo será constituída de duas partes, a câmara de combustão e o cone de expansão. A câmara de combustão pela sua constituição compacta e de reduzidas dimensões será fabricada através da usinagem de um tarugo de Nb. O cone de expansão, por outro lado, por ser um componente de reduzida espessura e dimensões significativamente maiores, será fabricado por um processo de conformação de chapas, podendo ser, por exemplo, o repuxamento profundo a partir de um disco de Nb. A câmara de combustão será então integrada ao cone de expansão por soldagem. A câmara de em puxo resultante da união das partes deve seguir então para o processo de aplicação do revestimento resistente à oxidação. Para o revestimento existem em princípio duas alternativas, a aplicação de Alumínio nas superfícies externas e internas da câmara e que submetida a altas temperaturas formará nas superfícies do Nb uma barreira térmica na forma de Aluminetos. A segunda opção é a aplicação de um revestimento a base de Si-Cr-Fe que submetida a altas temperaturas formará silicetos protetores contra a oxidação. A câmara resultante será integrada ao sistema de injeção formando o motor de propulsão, devendo prover o requerido desempenho medido pela capacidade de resistir a uma queima do motor sem evidências de falha. (AU)